(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フープ巻き工程を行うフィラメントワインディング方法であって、
前記フープ巻き工程は、
フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定する第１の工程と、
前記第１の工程でライナー表面に端部を固定した繊維束をフープ巻きしていく第２の工程と、
前記第２の工程でフープ巻きした繊維束をフープ巻きの終了位置において前記ライナー表面に固定する第３の工程と、
前記第３の工程で繊維束を固定した位置よりも繊維束供給方向の上流側で繊維束を切断する第４の工程と、
を含み、
繊維束は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含み、
前記第１の工程及び前記第３の工程における前記ライナー表面への繊維束の固定は、繊維束を前記ライナー表面の一部分に接触させ、前記ライナー表面の一部分である接触部分を加熱することによって行われることを特徴とするフィラメントワインディング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記第２の工程は、
繊維束のテンションを規定のテンションより下げた状態でフープ巻きを開始し、繊維束が重なるように所定巻き数フープ巻きを行う第５の工程と、
繊維束のテンションを規定のテンションにしてフープ巻きを行う第６の工程と、
を含むことを特徴とするフィラメントワインディング方法。
【請求項３】
請求項２に記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記第５の工程は、繊維束が交差するようにフープ巻きを行うことを特徴とするフィラメントワインディング方法。
【請求項４】
フープ巻き装置で繊維束をライナー表面に巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、
前記フープ巻き装置は、
繊維束を前記ライナー表面にフープ巻きする巻き付け部と、
繊維束を前記ライナー表面に固定する固定部と、
繊維束を切断するカッターと、
フープ巻きの開始位置において繊維束の端部を前記ライナー表面に固定する前記固定部による第１の固定動作、前記ライナー表面に端部を固定した繊維束をフープ巻きする前記巻き付け部による巻き付け動作、フープ巻きの終了位置においてフープ巻きした繊維束を前記ライナー表面に固定する前記固定部による第２の固定動作、及び、前記第２の固定動作により繊維束を固定した位置よりも繊維束供給方向の上流側で繊維束を切断する前記カッターによる切断動作、を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【請求項５】
請求項４に記載のフィラメントワインディング装置であって、
繊維束は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含み、
前記固定部は、繊維束を前記ライナー表面に接触させ、接触部分を加熱することを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記固定部は、
繊維束を加熱するヒータと、
前記ヒータに対する繊維束供給方向の上流側及び下流側のいずれにおいても繊維束を把持可能である把持部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の固定動作においては、前記ヒータに対する繊維束供給方向の下流側で繊維束を把持する前記把持部による第１の把持動作、及び、前記第２の固定動作においては、前記ヒータに対する繊維束供給方向の上流側で繊維束を把持する前記把持部による第２の把持動作を制御する、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フープ巻き装置とヘリカル巻き装置とを具備し、フープ巻きとヘリカル巻きとをライナーに対して交互に繰り返し行うことにより、ライナーの周囲に繊維束を巻き付けて補強層を形成するフィラメントワインディング装置は公知である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
従来のフープ巻き装置の動作について説明すると、フープ巻き装置は、フープ巻きが終了すると、フープ巻きした繊維束をライナー表面に繋げたままライナーから離れた退避位置まで移動する。次にフープ巻きの上にヘリカル巻きを行い、ヘリカル巻きが終了すると、フープ巻き装置は、次のフープ巻きを開始する位置まで移動する。このとき、退避位置から甘巻きを行いながら移動を開始する。甘巻きとは、繊維束を巻き付けながらフープ巻き装置を移動させる場合に行う巻き方であり、甘巻きした繊維束は補強層の形成には関与しない。
【０００４】
甘巻きを行いながらフープ巻き装置がライナーの端部まで移動してくると、フープ巻き装置はコンビ巻きを開始する。コンビ巻きとは、ライナーの両端に交互に何度も繊維束を掛け回しながら、繊維束の巻き付け位置を徐々にフープ巻き開始位置まで移動させていく巻き方である（特許文献２参照。）。
【０００５】
このように、従来のフープ巻き装置とヘリカル巻き装置とを具備したフィラメントワインディング装置においては、フープ巻きとヘリカル巻きとを連続して行うようにするため、フープ巻きが終了して次にヘリカル巻きを行う際に、フープ巻きした繊維束を切断せずにライナー表面に繋げたままにしている。これにより、次にフープ巻きを行う際に、作業者が手作業で繊維束をライナー表面に固定する必要がなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−３６４６１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ヘリカル巻きが終了して次のフープ巻きを行う場合、フープ巻き装置は退避位置からフープ巻き開始位置まで繊維束の甘巻きや、コンビ巻きを行いながら移動している。このため、フープ巻きした繊維束を切断せずにライナー表面に繋げたままにすると、繊維束の甘巻きやコンビ巻きを行う時間が必要となり、却ってフープ巻きに要する時間が長くなるという問題がある。また、繊維束の甘巻きやコンビ巻きは、ライナーの補強層の形成にはほとんど関与しない。このため、余分な繊維束を使用することになり、製造コストの増大を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものである。本発明の第１の目的は、フープ巻きを開始する際に、繊維束の甘巻きやコンビ巻きを不要として、フープ巻きに要する時間を短縮することである。本発明の第２の目的は、繊維束の甘巻きやコンビ巻きを不要として、繊維束の使用量を減らし、製造コストを削減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、第１の発明は、フープ巻き工程を行うフィラメントワインディング方法であって、前記フープ巻き工程は、フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定する第１の工程と、前記第１の工程でライナー表面に端部を固定した繊維束をフープ巻きしていく第２の工程と、前記第２の工程でフープ巻きした繊維束をフープ巻きの終了位置において前記ライナー表面に固定する第３の工程と、前記第３の工程で繊維束を固定した位置よりも繊維束供給方向の上流側で繊維束を切断する第４の工程と、を含み、繊維束は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含み、前記第１の工程及び前記第３の工程における前記ライナー表面への繊維束の固定は、繊維束を前記ライナー表面の一部分に接触させ、前記ライナー表面の一部分である接触部分を加熱することによって行われる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明であって、
前記第２の工程は、繊維束のテンションを規定のテンションより下げた状態でフープ巻きを開始し、繊維束が重なるように所定巻き数フープ巻きを行う第５の工程と、繊維束のテンションを規定のテンションにしてフープ巻きを行う第６の工程と、を含む。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明であって、
前記第５の工程は、繊維束が交差するようにフープ巻きを行う。
【００１４】
第４の発明は、フープ巻き装置で繊維束をライナー表面に巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記フープ巻き装置は、巻き付け部と、固定部と、カッターと、制御部と、を備える。巻き付け部は、繊維束を前記ライナー表面にフープ巻きする。固定部は、繊維束を前記ライナー表面に固定する。カッターは、繊維束を切断する。制御部は、フープ巻きの開始位置において繊維束の端部を前記ライナー表面に固定する前記固定部による第１の固定動作、前記ライナー表面に端部を固定した繊維束をフープ巻きする前記巻き付け部による巻き付け動作、フープ巻きの終了位置においてフープ巻きした繊維束を前記ライナー表面に固定する前記固定部による第２の固定動作、及び、前記第２の固定動作により繊維束を固定した位置よりも繊維束供給方向の上流側で繊維束を切断する前記カッターによる切断動作、を制御する。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明であって、
繊維束は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含み、前記固定部は、繊維束を前記ライナー表面に接触させ、接触部分を加熱する。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明であって、
前記固定部は、繊維束を加熱するヒータと、前記ヒータに対する繊維束供給方向の上流側及び下流側のいずれにおいても繊維束を把持可能である把持部と、を備え、前記制御部は、前記第１の固定動作においては、前記ヒータに対する繊維束供給方向の下流側で繊維束を把持する前記把持部による第１の把持動作、及び、前記第２の固定動作においては、前記ヒータに対する繊維束供給方向の上流側で繊維束を把持する前記把持部による第２の把持動作を制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１８】
第１の発明によれば、フープ巻きを開始する場合には、フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定してフープ巻きを開始する。フープ巻きを終了する場合には、フープ巻きの終了位置において、繊維束をライナー表面に固定し、繊維束を切断する。このようにフープ巻きを開始する際に、フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定してフープ巻きを開始するため、繊維束の甘巻きやコンビ巻きが不要であり、フープ巻きに要する時間を短縮することができる。また、繊維束の甘巻きやコンビ巻きが不要であるため、繊維束の使用量を減らし、製造コストを削減することができる。
また、繊維束は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含み、ライナー表面への繊維束の固定は、繊維束を前記ライナー表面の一部分に接触させ、前記ライナー表面の一部分である接触部分を加熱することによって行われる。これにより、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が硬化又は溶着して繊維束をライナー表面に固定することができる。また、繊維束をライナー表面に固定する際に、ライナー表面の一部分である接触部分を加熱している。このため、フープ巻きからヘリカル巻きに変更する際に、ライナー表面の一部分（接触部分）の熱を下げればよいので、フープ巻きからヘリカル巻きに変更するのに要する時間を短くすることができる。
【００２０】
第２の発明によれば、ライナー表面へ繊維束の固定した後、繊維束のテンションを規定のテンションより下げた状態でフープ巻きを開始し、繊維束が重なるように所定巻き数フープ巻き行う。これにより、繊維束の固定部が高いテンションで引っ張られて外れることを防止できる。また、繊維束が重なるように所定巻き数フープ巻きを行った後、繊維束のテンションを規定のテンションにしてフープ巻きを行うため、規定の強度を備えた補強層を形成することができる。
【００２１】
第３の発明によれば、ライナー表面へ繊維束の固定した後、繊維束のテンションを規定のテンションより下げた状態でフープ巻きを開始し、繊維束が交差するようにフープ巻きを行う。これにより、下に巻いた繊維束が上に巻いた繊維束によって締め付けられて固定されるため、繊維束の固定部が高いテンションで引っ張られて外れることを確実に防止できる。
【００２２】
第４の発明によれば、フープ巻きを開始する場合には、フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定してフープ巻きを開始する。フープ巻きを終了する場合には、フープ巻きの終了位置において、繊維束をライナー表面に固定し、繊維束を切断する。このようにフープ巻きを開始する際に、フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定してフープ巻きを開始するため、繊維束の甘巻きやコンビ巻きが不要であり、フープ巻きに要する時間を短縮することができる。また、繊維束の甘巻きやコンビ巻きが不要であるため、繊維束の使用量を減らし、製造コストを削減することができる。
【００２３】
第５の発明によれば、繊維束は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含み、ライナー表面への繊維束の固定は、繊維束をライナー表面に接触させ、接触部分を加熱する。これにより、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が硬化又は溶着して繊維束をライナー表面に固定することができる。
【００２４】
第６の発明によれば、フープ巻きを開始する場合には、把持部はヒータに対する繊維束供給方向の下流側で繊維束を把持し、繊維束をライナー表面に接触させ、接触部分をヒータで加熱することにより、フープ巻きの開始位置において、繊維束の端部をライナー表面に固定することができる。また、フープ巻きを終了する場合には、ヒータに対する繊維束供給方向の上流側で繊維束を把持し、繊維束をライナー表面に接触させ、接触部分をヒータで加熱することにより、フープ巻きの終了位置において、繊維束をライナー表面に固定し、カッターで繊維束を切断することができる。このように、フープ巻きの開始と終了を自動化して迅速に行うため、フープ巻きに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フープ巻き装置３０が巻き付け開始位置にある状態を示す、実施例１に係るＦＷ装置１００の側面図。
【図２】フープ巻き装置３０がフープ巻きを行っている状態を示す、実施例１に係るＦＷ装置１００の側面図。
【図３】フープ巻き装置３０が待機位置にある状態を示す、実施例１に係るＦＷ装置１００の側面図。
【図４】フープ巻き装置３０の側面図。
【図５】図４の矢印Ｃ方向から見たフープ巻き装置３０の正面図。
【図６】フープ巻きの開始位置において繊維束Ｆの端部をライナー１の外周面１Ｓに固定する動作を示す図。
【図７】処理部５１が退避位置ＰＢに移動した状態を示す図。
【図８】ヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの上流側で繊維束Ｆを把持する把持動作を示す図。
【図９】フープ巻きの終了位置においてフープ巻きした繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定する固定動作を示す図。
【図１０】繊維束Ｆを固定した位置よりも繊維束供給方向ＦＡの上流側で繊維束Ｆを切断する切断動作を示す図。
【図１１】処理部５１が退避位置ＰＢに移動した状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２７】
まず、図１、図２、図３を用いて、本発明の実施例１に係るフィラメントワインディング装置１００の全体構成について説明する。以下ではフィラメントワインディング装置１００をＦＷ装置１００と省略して説明する。
【００２８】
図１、図２、図３は、ＦＷ装置１００を示した側面図である。図１はフープ巻き装置３０が巻き付け開始位置にある状態を示す。図２はフープ巻き装置３０がフープ巻きを行っている状態を示す。図３はフープ巻き装置３０が待機位置にある状態を示す。ＦＷ装置１００は、フープ巻き装置３０によるフープ巻きとヘリカル巻き装置４０によるヘリカル巻きとをライナー１に対して交互に繰り返し行うことにより、ライナー１の周囲に樹脂を含浸させた繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。
【００２９】
図１に示す矢印Ａ、Ｂは、ＦＷ装置１００の前後方向と、ヘリカル巻きにおけるライナー１の移送方向を示している。ヘリカル巻きではライナー１をＦＷ装置１００の前後方向に往復動させるため、ライナー１は矢印Ａの方向に移送される場合と、矢印Ｂの方向に移送される場合とがある。
【００３０】
ライナー１は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器である。ライナー１は、該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー１は、耐圧容器を構成する基材とされる。尚、以下の説明では、ライナー１は、繊維束Ｆを巻き付ける前の状態と、繊維束Ｆを巻き付けている途中の状態の両方を意味するものとする。例えば、ライナー１の外周面１Ｓとは、巻き付けられた繊維束Ｆの表面であることも意味する。
【００３１】
ＦＷ装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、制御部Ｃで構成される。主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられる。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置される。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられる。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置される。このような構成により、主基台１０に対してライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることが可能である。ヘリカル巻き装置４０は主基台１０に固定される。
【００３２】
ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向に沿う方向の回転軸を中心としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２と、で構成される。ライナー移送装置２０の駆動は制御部Ｃにより制御される。
【００３３】
基台２１は、一対のライナー支持部２２を備えている。ライナー支持部２２は、それぞれライナー支持フレーム２３と支持軸２４を備える。ライナー支持フレーム２３は基台２１から上方に向けて延設されている。支持軸２４はライナー支持フレーム２３からＦＷ装置の前後方向に沿って延設されている。支持軸２４は図示しない動力機構によって軸回りの一方向に回転される。支持軸２４はライナー１の両端を支持し、ライナー１を回転させる。このような構成により、ライナー移送装置２０は、支持軸２４を回転軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する。
【００３４】
フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆをフープ巻きする装置である。フープ巻きでは、ライナー１の中心軸に対する繊維束Ｆの巻き付け角度が略９０度となるように繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けていく。フープ巻き装置３０は、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３と、繊維束処理装置５０とで構成される。フープ巻き装置３０の駆動は制御部Ｃにより制御される。
【００３５】
基台３１には、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３が設けられる。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４とボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）を備えている（図５参照。）。巻き掛けテーブル３４には中央にライナー１を挿通する空間が設けられている。ボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）は巻き掛けテーブル３４に設けられ、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを供給する。動力機構３２はフープ巻き掛け装置３３をライナー１の中心軸回りに回転させる。
【００３６】
フープ巻きでは、ライナー１の位置は固定し、フープ巻き装置３０をライナー１の中心軸方向に沿って往復動させつつ、フープ巻き掛け装置３３をライナー１の中心軸回りに回転させる。これによりフープ巻きが行われる。尚、フープ巻き装置３０の移動速度や巻き掛けテーブル３４の回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能である。繊維束処理装置５０については後に詳述する。
【００３７】
ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆをヘリカル巻きする装置である。ヘリカル巻きでは、繊維束Ｆの巻き付け角度が所定の値（例えば、０〜６０度）となるように繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けていく。ヘリカル巻き装置４０は、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２とで構成される。ヘリカル巻き装置４０の駆動は制御部Ｃにより制御される。
【００３８】
基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられる。ヘリカル巻き掛け装置４２は、第１ヘリカルヘッド４３と、第２ヘリカルヘッド４４を備えている。第１ヘリカルヘッド４３及び第２ヘリカルヘッド４４には、図示しない複数のボビンから繊維束Ｆが供給され、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれる。
【００３９】
ヘリカル巻きでは、ヘリカル巻き装置４０は固定されており、ライナー移送装置２０によりライナー１が回転しながら回転軸方向に移送される。これにより、ヘリカル巻きが行われる。尚、ライナー１の移送速度や回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能である。
【００４０】
次に、本発明の特徴部分であるフープ巻き装置３０の繊維束処理装置５０について、詳しく説明する。図４は、フープ巻き装置３０の側面図、図５は図４の矢印Ｃ方向から見たフープ巻き装置３０の正面図を示している。
【００４１】
まず、フープ巻き装置３０について詳しく説明する。図４、図５に示すように、フープ巻き装置３０の巻き掛けテーブル３４には、ボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）と、繊維供給ガイド７２と、ガイドローラ７３が配置されている。ボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）は、巻き掛けテーブル３４に挿通されるライナー１の周りに等間隔に配置され、ライナー１に繊維束Ｆを供給する。ガイドローラ７３はボビン７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄからの４本の繊維束Ｆをまとめて繊維供給ガイド７２に案内する。繊維供給ガイド７２はガイドローラ７３でまとめられた４本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに供給する。
【００４２】
巻き掛けテーブル３４は動力機構３２により、図５において矢印Ｒ方向に回転する。繊維供給ガイド７２からライナー１へ導かれる繊維束Ｆは、矢印Ｒ方向に回転されながら、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。繊維束Ｆは巻き掛けテーブル３４の回転方向の下流側である矢印ＦＡ方向に供給される。以下、繊維束Ｆが供給される方向ＦＡを繊維供給方向ＦＡという。また、矢印ＦＡの基端側を繊維供給方向ＦＡの上流側、矢印ＦＡの先端側を繊維供給方向ＦＡの下流側という。また、繊維供給ガイド７２からライナー１へ導かれる繊維束Ｆがライナー１の外周面１Ｓに接して巻き付けられる位置を巻き付け位置ＷＰという。
【００４３】
巻き掛けテーブル３４を駆動する動力機構３２は、制御部Ｃに接続されており、制御部Ｃからの信号に基づいて、回転及び停止が制御される。制御部Ｃには、巻き掛けテーブル３４の回転角度を検出して、巻き掛けテーブル３４の位置を検出する検出部（図示せず）が接続されている。検出部として例えばエンコーダが用いられる。制御部Ｃは、巻き掛けテーブル３４の位置を検出することにより、ボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）の位置や繊維束Ｆの巻き付け位置ＷＰ等を特定することが可能である。また、制御部Ｃは、巻き掛けテーブル３４の位置を検出しながら、動力機構３２を制御することにより、繊維供給ガイド７２及び繊維束Ｆの巻き付け位置ＷＰが任意の位置に来るように、巻き掛けテーブル３４の回転を停止させることも可能である。
【００４４】
次に、繊維束処理装置５０について説明する。図４、図５に示すように、繊維束処理装置５０は、主に処理部５１、アーム５２、駆動部５３を備えている。繊維束処理装置５０は巻き掛けテーブル３４において、繊維束Ｆの巻き付けが行われる側、すなわち、ボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）、繊維供給ガイド７２等と同じ側に配置される。繊維束処理装置５０は、制御部Ｃに接続されており、制御部Ｃからの信号に基づいて処理部５１及び駆動部５３が駆動する。支持部５４は、繊維束処理装置５０を支持するものであり、基台３１に固定される。  
【００４５】
処理部５１は、フープ巻きの開始時と終了時において、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定する動作を行うものである。処理部５１は、処理部主体５５、固定部６１、カッター６２を備えている。
【００４６】
固定部６１及びカッター６２は、処理部主体５５に支持されている。アーム５２は処理部５１を支持するものであり、第１の端部は処理部主体５１に固定され、第２の端部は駆動部５３に固定されている。駆動部５３は、アーム５２及び処理部５１を揺動するものである。駆動源としてのモータ（図示せず）及びモータの駆動力をアーム５２に伝達するギヤ（図示せず）を備えている。駆動部５３は支持部５４に載置されている。図５に示すように、駆動部５３は、制御部Ｃからの制御信号に基づき、アーム５２を揺動させて処理部５１の位置を作動位置ＰＡと退避位置ＰＢに切り換える。
【００４７】
処理部５１の作動位置ＰＡは、フープ巻きの開始時と終了時において、処理部５１が繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定する動作を行う位置である。処理部５１の退避位置ＰＢは、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓにフープ巻きしていく際に、回転する巻き掛けテーブル３４、ボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）、繊維束Ｆ等に処理部５１及びアーム５２が干渉しない位置である。
【００４８】
固定部６１は、ヒータ６３と把持部６４を備えている。ヒータ６３は加熱手段を備えている。ヒータ６３は、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆに接触し、繊維束Ｆに含浸される熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を加熱することで短時間で硬化又は溶着させて、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを固定するものである。本実施例では、繊維束Ｆに含浸させる樹脂として熱硬化性樹脂を用いている。ヒータ６３は固定部主体６５に設けられている。固定部主体６５は駆動源としてのモータ６６に接続されている。モータ６６は処理部主体５５に取り付けられている。ヒータ６３は制御部Ｃの信号に基づくモータ６６の駆動により所定角度だけ回動する（図６から図１１参照。）。
【００４９】
ヒータ６３に設けられている加熱手段は、抵抗加熱、誘導加熱などの公知の加熱手段を用いることができる。繊維束Ｆに含浸させる熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂は、繊維束Ｆがボビン７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ）から供給された後、ライナー１に巻き付ける前に含浸させてもよい。あるいは、予め熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含浸させたプリプレグを用いてもよい。また、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定するための樹脂を部分的に含浸させてもよい。
【００５０】
把持部６４は、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定する際に、繊維束Ｆを把持するものである。把持部６４は、チャッカ６７と移動部６８を備えている。チャッカ６７は開閉口（図示せず）を有しており、開閉口を大きく開いた状態で巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆに接近し、開閉口内に繊維束Ｆを捕捉すると開閉口を閉じて繊維束Ｆを把持する。
【００５１】
移動部６８は、ヒータ６３に対するチャッカ６７の位置を切り換えるものである。移動部６８は例えばエアシリンダであり、伸縮するロッドの先端にチャッカ６７を固定する。移動部６８は処理部主体５５に取り付けられている。チャッカ６７の位置は、移動部６８により、ヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの下流側（図６参照。）及び上流側（図８参照。）に切り替えられる。チャッカ６７は、いずれの位置において繊維束Ｆを把持可能である。
【００５２】
カッター６２は、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆを切断するものである。カッター６２は、固定部主体６５に対して進退自在に設けられている。繊維束Ｆを切断する際には、固定部主体６５に対して突出して、繊維束Ｆを切断する。待機時には、固定部主体６５に引き込こまれており繊維束Ｆに接触しない位置に退避している。
【００５３】
巻き掛けテーブル３４と繊維束処理装置５０の位置関係について説明する。図５に示す巻き掛けテーブル３４と繊維束処理装置５０の位置関係において、処理部５１は作動位置ＰＡと退避位置ＰＢの間で位置が切り換えられる。作動位置ＰＡと退避位置ＰＢの間で位置が切り換えられるのは、フープ巻きの開始時と終了時において、巻き掛けテーブル３４が停止している間である。しかしながら、巻き掛けテーブル３４が停止している間であっても、巻き掛けテーブル３４の姿勢（回転位置）が図５に示す姿勢（回転位置）と異なる場合、ボビン７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄや、繊維供給ガイド７２、ガイドローラ７３、及び、これらに掛け回されている繊維束Ｆと干渉するおそれがある。また、処理部５１は、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆを把持して、ライナー１の外周面１Ｓに固定する動作を行う必要もある。
【００５４】
このため、本実施例では、処理部５１が作動位置ＰＡと退避位置ＰＢの間で位置が切り換えられる間、及び、処理部５１が作動位置ＰＡに位置する間は、図５に示すように、処理部５１がボビン７１Ａとボビン７１Ｄの間に位置するように、巻き掛けテーブル３４の姿勢（回転位置）が保たれるものとする。この巻き掛けテーブル３４の姿勢（回転位置）を以下では処理時停止姿勢として説明する。
【００５５】
次に、上記構成のＦＷ装置１００のフープ巻きにおける繊維束処理装置５０の動作について説明する。本実施例で使用するライナー１は、半径が一定の第１筒状部１Ａと、筒状部１Ａの両端部に設けられるドーム部１Ｂと、ドーム部１Ｂの端部に設けられる第２筒状部１Ｃを備えているものとする（図３参照。）。そして、ライナー１はライナー移送装置２０に装着され、先に行われたヘリカル巻きに続いてフープ巻きが行われ、その後さらにヘリカル巻きが行われるものとする。制御部Ｃには、フープ巻きの巻き付け条件、すなわち、フープ巻き装置３０の移動速度、巻き掛けテーブル３４の回転速度、フープ巻き装置３０を往復する回数、フープ巻き装置３０の移動距離等の巻き付け条件が予め作業者により入力されているものとする。制御部Ｃは、入力された巻き付け条件に基づいてフープ巻き装置３０の駆動を以下のように制御する。
【００５６】
フープ巻きの前のヘリカル巻きが終了すると、図１に示すように、フープ巻き装置３０は待機位置（図３参照。）からＦＷ装置１００の前後方向に沿って移動し、フープ巻きを開始する位置に移動する。本実施例では、フープ巻きは、ライナー１の筒状部１Ａの一端部から開始するものとする。フープ巻き装置３０が移動する際には、巻き掛けテーブル３４は、処理時停止姿勢であり、処理部５１は退避位置ＰＢにあるものとする（図１１参照。）。また、チャッカ６７は、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆを把持しているものとする。
【００５７】
図１に示すように、フープ巻き装置３０がフープ巻きを開始する位置に到達すると、図６に示すように、処理部５１はアーム５２の揺動により、作動位置ＰＡに移動する。チャッカ６７の位置は、ヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの下流側である。ヒータ６３は、固定部主体６５の回動により、筒状部１Ａの外周面１ＡＳに向けられている。ヒータ６３が繊維束Ｆを筒状部１Ａの外周面１ＡＳに接触させ、接触部分を加熱することで、繊維束Ｆに含浸した熱硬化性樹脂が硬化し、繊維束Ｆの端部はヘリカル巻きにおいて巻き付けられた繊維束Ｆに固定される。カッター６２は、固定部主体６５に引き込こまれており、繊維束Ｆに接触しない位置に退避している。
【００５８】
図７に示すように、繊維束Ｆの端部が筒状部１Ａの外周面１ＡＳに固定されると、処理部５１はアーム５２の揺動により、退避位置ＰＢに移動する。処理部５１が退避位置ＰＢに移動すると、フープ巻き装置３０は繊維束Ｆの巻き付けを開始する。最初の数周程度は、繊維束Ｆのテンションを規定のテンションＦより下げた状態とし、その状態で下に巻いた繊維束Ｆの上に次の繊維束Ｆが重なるように巻き付ける。あるいは、下に巻いた繊維束Ｆの上に次の繊維束Ｆが交差するように巻き付ける。最初の数周程度を巻き終えた後、繊維束Ｆのテンションを規定のテンションにしてフープ巻きを行う。
【００５９】
図２に示すように、フープ巻き装置３０が巻き掛けテーブル３４を回転させながら図示右方向に移動することによって、筒状部１Ａの外周面１ＡＳに繊維束Ｆをフープ巻きしていく。この状態で、一層目のフープ巻層を形成する。引き続き、フープ巻き装置３０を反転移動させることにより、先のフープ巻層の外面に二層目のフープ巻層を形成する。さらにフープ巻層を形成する場合には、フープ巻き装置３０を往復移動させることによりフープ巻きを必要回数行う。
【００６０】
必要回数のフープ巻きが終了すると、図８に示すように、巻き掛けテーブル３４を、処理時停止姿勢で停止する。処理部５１は退避位置ＰＢから作動位置ＰＡに向けて移動する。チャッカ６７の位置は、ヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの上流側である。チャッカ６７の開閉口を大きく開いた状態で、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆに接近させ、開閉口内に繊維束Ｆを捕捉すると開閉口を閉じて繊維束Ｆを把持する。ヒータ６３は、固定部主体６５の回動により、筒状部１Ａの外周面１ＡＳに向け、繊維束Ｆに接触しないようにしている。カッター６２は、固定部主体６５に引き込こまれており、繊維束Ｆに接触しない位置に退避している。
【００６１】
図８において、チャッカ６７が繊維束Ｆを把持し、続いて図９に示すように、処理部５１は作動位置ＰＡに移動する。チャッカ６７の位置は、図８に示したのと同様に、ヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの上流側である。ヒータ６３も筒状部１Ａの外周面１ＡＳに向けられている。ヒータ６３が繊維束Ｆを筒状部１Ａの外周面１ＡＳに接触させ、接触部分を加熱することで、繊維束Ｆに含浸した熱硬化性樹脂が硬化し、繊維束Ｆは先にフープ巻きにおいて巻き付けられた繊維束Ｆに固定される。カッター６２は、まだ固定部主体６５に引き込こまれており、繊維束Ｆに接触しない位置に退避している。
【００６２】
図１０に示すように、繊維束Ｆがヒータ６３によって先にフープ巻きにおいて巻き付けられた繊維束Ｆに固定されると、カッター６２が固定部主体６５に対して突出し、繊維束Ｆを固定した位置（固定位置）よりも繊維束供給方向ＦＡの上流側で繊維束Ｆを切断する。これにより、フープ巻きした繊維束Ｆがフープ巻きの終了位置において筒状部１Ａの外周面１ＡＳに固定される。
【００６３】
図１０において、カッター６２が繊維束Ｆを切断すると、図１１に示すように、処理部５１は作動位置ＰＡから退避位置ＰＢに向けて移動する。チャッカ６７は、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆを把持している。図３に示すように、フープ巻き装置３０はフープ巻きを終了した位置から、ＦＷ装置１００の前後方向に沿って移動し、待機位置に移動する。この位置で次のヘリカル巻きが終了するまで待機し、次に再度フープ巻きが行われる場合には、図１及び図６に示した状態から次のフープ巻きが行われる。
【００６４】
以上説明した本実施例に係るＦＷ装置１００によれば、次のような効果を有する。
【００６５】
フープ巻きを開始する場合には、フープ巻きの開始位置において、繊維束Ｆの端部をライナー１の外周面１Ｓに固定してフープ巻きを開始する。フープ巻きを終了する場合には、フープ巻きの終了位置において、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定し、繊維束Ｆを切断する。このようにフープ巻きを行う場合だけ繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定し、ヘリカル巻きを行う場合にフープ巻きの繊維束Ｆがヘリカル巻き装置４０の妨げにならないため、フープ巻きとヘリカル巻きとを交互に連続して行うことができる。また、フープ巻きを開始する場合、フープ巻きの開始位置において、繊維束Ｆの端部をライナー１の外周面１Ｓに固定してフープ巻きを開始するため、繊維束Ｆの甘巻きやコンビ巻きが不要であり、フープ巻きに要する時間を短縮することができる。また、繊維束Ｆの甘巻きやコンビ巻きが不要であるため、繊維束Ｆの使用量を減らし、製造コストを削減することができる。
【００６６】
繊維束Ｆは、熱硬化性樹脂を含み、ライナー１の外周面１Ｓへの繊維束Ｆの固定は、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに接触させ、接触部分を加熱する。これにより、熱硬化性樹脂が硬化して繊維束をライナー１の外周面１Ｓに固定することができる。
【００６７】
ライナー１の外周面１Ｓへ繊維束Ｆの固定した後、繊維束Ｆのテンションを規定のテンションより下げた状態でフープ巻きを開始し、繊維束Ｆが重なるように所定巻き数フープ巻き行う。これにより、繊維束Ｆの固定部が高いテンションで引っ張られて外れることを防止できる。また、繊維束Ｆが重なるように所定巻き数フープ巻きを行った後、繊維束Ｆのテンションを規定のテンションにしてフープ巻きを行うため、規定の強度を備えた補強層を形成することができる。
【００６８】
ライナー１の外周面１Ｓへ繊維束Ｆの固定した後、繊維束Ｆのテンションを規定のテンションより下げた状態でフープ巻きを開始し、繊維束Ｆが交差するようにフープ巻きを行う。これにより、下に巻いた繊維束Ｆが上に巻いた繊維束Ｆによって締め付けられて固定されるため、繊維束Ｆの固定部が高いテンションで引っ張られて外れることを確実に防止できる。
【００６９】
フープ巻きを開始する場合には、把持部６４はヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの下流側で繊維束Ｆを把持し、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに接触させ、接触部分をヒータ６３で加熱することにより、フープ巻きの開始位置において、繊維束Ｆの端部をライナー１の外周面１Ｓに固定することができる。また、フープ巻きを終了する場合には、ヒータ６３に対する繊維束供給方向ＦＡの上流側で繊維束Ｆを把持し、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに接触させ、接触部分をヒータ６３で加熱することにより、フープ巻きの終了位置において、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに固定し、カッター６２で繊維束Ｆを切断することができる。このように、フープ巻きの開始と終了を自動化して迅速に行うため、フープ巻きに要する時間を短縮することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、巻き掛けテーブル３４と繊維束処理装置５０の位置関係は、図５に示す位置関係に限定されるものではなく、巻き掛けテーブル３４と繊維束処理装置５０が干渉せず、かつ、巻き掛けテーブル３４の繊維供給ガイド７２から供給される繊維束Ｆを把持できる位置関係であればよい。また、巻き掛けテーブル３４及び繊維束処理装置５０の構造や配置が異なれば、異なる位置関係になる。
【００７１】
本実施例では、ヒータ６３に対して把持部６４が移動したが、把持部６４に対してヒータ６３が移動するように構成してもよい。
【００７２】
本実施例では、フープ巻き装置３０とヘリカル巻き装置４０とを備えたＦＷ装置１００について説明したが、フープ巻き専用のＦＷ装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１                ライナー
１Ｓ              外周面
１０              主基台
２０              ライナー移送装置
３０              フープ巻き装置
３３              フープ巻き掛け装置
３４              巻き掛けテーブル
４０              ヘリカル巻き装置
５０              繊維束処理装置
５１              処理部
５２              アーム
５３              駆動部
６１              固定部
６２              カッター
６３              ヒータ
６４              把持部
１００            フィラメントワインディング装置
Ｆ                繊維束
Ｃ                制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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